柳雄1 云少闖1 吳磊1 吳必章2

1. 國家管網(wǎng)集團西氣東輸武漢輸氣分公司； 2.川氣東送天然氣管道有限公司 

 

摘要：通過(guò)對西氣東輸二線(xiàn)東江水下穿越隧道本體結構現場(chǎng)檢測，取得隧道襯砌混凝土厚度及背后病害、襯砌裂紋深度、襯砌混凝土強度、凈空斷面、混凝土碳化深度、滲漏水水質(zhì)等檢測結果，依據國內隧道檢測技術(shù)規范與評價(jià)標準綜合分析和評價(jià)，判斷隧道本體結構質(zhì)量狀況，為制定維護檢修方案提供決策依據，對管道江河穿越工程設計和運行管理具有參考作用。

關(guān)鍵詞：西氣東輸二線(xiàn)；水下隧道本體結構檢測；沖擊映像法；地質(zhì)雷達法

 

當前國內輸氣管道通過(guò)江河的方式主要有：高架跨越、頂管穿越、定向鉆穿越、水下隧道穿越和溝埋敷設穿越等。水下隧道結構在長(cháng)期運營(yíng)過(guò)程中因發(fā)生物理、化學(xué)反應，導致隧道襯砌、鋼筋被侵蝕破壞。同時(shí)，地下水長(cháng)期滲流導致泥沙大量流失，降低了圍巖的穩定性和強度，隧道襯砌背后發(fā)生病害，嚴重時(shí)威脅管道安全運行，有必要定期對水封隧道質(zhì)量狀況進(jìn)行全面檢測。本文以西氣東輸二線(xiàn)東江水下隧道穿越工程為例，對隧道本體結構檢測結果進(jìn)行分析評價(jià)，及時(shí)發(fā)現安全隱患，提高管道運行的安全性。

1  東江水下隧道現狀

1.1  隧道概況

東江水下隧道長(cháng)1826米，于2012年竣工投產(chǎn)。穿越北岸（進(jìn)口）位于廣東省惠州市龍溪鎮，南岸（出口）位于惠州市潼湖鎮。隧道內自然充水保護，進(jìn)出口設洞門(mén)，洞口采用厚約3 m～5 m的覆土保護。隧道采用“斜井+平洞+斜井”結構[1]，其中，北岸斜井長(cháng)310.2 m、坡度24.6°，平洞長(cháng)度1061.2 m，南岸斜井長(cháng)454.7 m、坡度23.34°。斜井和平洞斷面均為直墻圓弧形（3 m×3 m），斜井與平洞之間為馬頭門(mén)，底部設排水倉。

1.2  隧道現狀

打開(kāi)隧道洞口，經(jīng)45天連續抽排水作業(yè)，底板仍存在部分積水無(wú)法排盡�，F場(chǎng)勘查發(fā)現，隧道底板被混凝土骨料大范圍覆蓋；襯砌多處裂縫，且有滲水、出砂、出泥以及泌鈣析出等現象，部分襯砌已破裂，出現露筋；襯砌拼接處，幾處排水口出水量較大，導致抽水進(jìn)度遲緩；南、北斜巷段的底板和支墩底部由于被水長(cháng)期沖蝕，部分區域已出現露筋，支墩底部不同程度被沖蝕；隧道拱頂存在多處修補區域，且其周?chē)�已出現裂縫和滲水，如圖 1所示。

圖 1 東江水下隧道破損現狀

2  隧道本體結構檢測

2.1  檢測內容和方法

依據Q/GGWXQ 290―2021《油氣管道隧道穿越段全面檢測技術(shù)規范》第7章“隧道及附屬結構全面檢測”要求，本次主要檢測內容和采用方法如下。

（1）現場(chǎng)詳細踏勘隧道本體結構現狀，確定具備檢測條件的區域，區分測點(diǎn)、測線(xiàn)、斷面布置。

（2）采用地質(zhì)雷達法檢測隧道襯砌鋼筋分布、混凝土厚度及其背后病害（疏松、脫空），在隧道左右邊墻、底板、拱腰和拱頂分別布置測線(xiàn)進(jìn)行探查。

（3）底板積水區域使用沖擊映像法（PHALANX密集陣病害掃描技術(shù)）檢測襯砌混凝土厚度及其背后病害（疏松、脫空）分布，以及底板厚度和底板下病害（疏松、脫空）等。

（4）采用回彈法無(wú)損檢測隧道襯砌混凝土強度，采用試劑法檢測混凝土碳化深度。

（5）通過(guò)目測、拍照，采用裂縫寬度測量?jì)x、超聲波法和鉆孔取芯法對隧道襯砌、支墩、錨固墩混凝土裂縫及露筋進(jìn)行檢測。

（6）采用激光斷面檢測系統對隧道襯砌凈空斷面進(jìn)行檢測，采用全站儀對隧底中心高程和支墩、錨固墩進(jìn)行定位測量。

（7）采用鋼筋位置測定儀檢測鋼筋保護層厚度。

（8）通過(guò)目測、拍照方式調查隧道滲水情況、斜井洞口以及附屬設施安全狀況；隧道內取水樣檢測滲水水質(zhì)。

（9）綜合評價(jià)隧道襯砌脫空、混凝土強度、隧道結構安全性能。

（10）出具檢測評價(jià)報告并提出需修復的缺陷點(diǎn)位置及維修保養建議。

隧道本體結構檢測路線(xiàn)如圖 2所示。

圖 2 東江水下穿越隧道本體結構檢測路線(xiàn)框圖

2.2  檢測結果

（1）地質(zhì)雷達法完成左側墻、左拱腰、拱頂、右拱腰、右側墻5條測線(xiàn)（1826 m/條）和500 m底板非積水區共計10 956 m襯砌檢測，襯砌與圍巖接觸[2]異常（疏松、脫空）77處。由于竣工資料缺失，檢測數據無(wú)法與竣工數據對比分析。

（2）隧道北岸斜巷段里程K1+520 m～ K1+790 m、南岸斜巷段里程K0+240 m～K0+445 m與平巷段里程K0+446 m～K1+521 m（南岸進(jìn)洞口起點(diǎn)里程為0+000）底板受水流影響區域，沖擊映像法檢測底板下病害（疏松、剝離、脫空）異常102處。其中K0+340 m～K0+445 m和K1+441 m～K1+521 m兩處，檢測結果顯示底板混凝土質(zhì)量均較差，前者大部分區域已剝離、部分區域出現脫空，后者底板整體出現疏松和脫空狀態(tài)，缺陷斷面檢測結果分別如圖 3、圖 4所示。

圖 3 K0+340 m～ K0+445 m底板檢測結果

圖 4 K1+441 m～ K1+521 m底板檢測結果

（3）利用回彈法檢測隧道14個(gè)斷面共計70個(gè)測區，襯砌混凝土強度最小值4.5 MPa、最大值30.8 MPa。試劑法檢測混凝土碳化深度均值為1.14 mm。結果表明部分襯砌混凝土強度不足。

（4）檢測發(fā)現315處襯砌裂縫（包含環(huán)向、橫向、縱向），平均寬度0.68 mm、平均深度307.8 mm。斜巷段多為環(huán)向裂縫、平巷段多為縱向裂縫，大部分裂縫充滿(mǎn)填充物，部分裂縫出現滲水、滲泥等現象。

（5）激光斷面檢測系統檢測37個(gè)凈空斷面，以工程設計斷面作為標準斷面，發(fā)現6個(gè)存在輕微變形，結果如表 1所示。

表 1 東江水下隧道凈空斷面檢測結果匯總表

（6）全站儀檢測37個(gè)凈空斷面中心高程和支墩、錨固墩定位；以南岸進(jìn)洞口外布設的基準點(diǎn)向洞內布設水準路線(xiàn)，由洞口向隧道內測量20個(gè)點(diǎn)，對隧底中心高程測量結果（圖 5）表明，隧道中心線(xiàn)未發(fā)現明顯的變形變位。檢測支墩和錨固墩，未發(fā)現明顯位移；部分支墩和錨固墩底部存在沖蝕現象且混凝土強度偏低，其中斜巷段的支墩和錨固墩底部四周沖蝕較為嚴重。

圖 5 東江水下隧道隧底中心高程測量結果

（7）目測法檢測46個(gè)凈空斷面露筋情況，每個(gè)斷面布置5條測線(xiàn)，每條測線(xiàn)上測點(diǎn)間距為20 cm。測得鋼筋保護層最大厚度95 mm，最小厚度11 mm�，F場(chǎng)目測部分里程段鋼筋保護層混凝土剝離，出現結構露筋、銹蝕等現象。

（8）隧道共發(fā)現49處滲水點(diǎn)，部分拱頂滲漏水嚴重，每處滲水量達60～100 L/min。水樣及淤泥中腐蝕性因子檢測結果如表 2所示，顯示所有腐蝕性因子腐蝕等級均為微弱。

表 2 東江水下隧道滲漏水中腐蝕性因子檢測結果

2.3  分析評價(jià)

Q/GGWXQ 290―2021第9.1節將隧道結構按照完好（I）、良好（II）、合格（III）、不合格（IV）和危險（V）分為五級。I~III可常規保養或者小修，IV和V應進(jìn)一步評估后修復。根據本次檢測結果，東江水下隧道結構評價(jià)結果如表 3所示。最終隧道總體狀況評定為III級，判斷目前東江水下隧道為合格狀態(tài)。

表 3 東江水下隧道本體結構評價(jià)結果

3  結論與建議

（1）東江水下隧道本體結構合格，不需要立刻處理。但今后管道運行中需要密切關(guān)注穿越隧道的滲漏水以及由此引起的襯砌脫空病害的發(fā)展。

（2）針對部分襯砌嚴重脫空區域，建議選取適當工藝修復，以增強隧道安全性能。

（3）隧道存在較為嚴重的漏水病害，表現為襯砌與圍巖連接處存在脫空異常，建議進(jìn)行加固和密封處理。

 

參考文獻：

[1]胡文君，陳海鵬，馬紅，等.管道隧道Ⅵ級圍巖試驗段支護結構的穩定性分析—以“西氣東輸”二線(xiàn)東江水下隧道為例[J]. 天然氣工業(yè)，2012(01)：85-89.

[2]孫勇，王武斌.油氣管道穿越工程隧道襯砌質(zhì)量檢測技術(shù)[J]. 四川建筑，2013(01):159-161.

 

作者簡(jiǎn)介：柳雄，1986年生，工程師，主要從事工程項目管理、油氣管道保護、管道完整性管理等工作。聯(lián)系方式：13477711311，376547840@qq.com。